DE10194689B4 - Non-volatile semiconductor memories with two storage units and method for their production - Google Patents
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Abstract
Nichtflüchtiger Halbleiterspeicher mit einer Speicherzelle, die Folgendes aufweist: – einen Kanalbildungsbereich (CH) aus einem Halbleiter; – Ladungsspeicherfilme (CSF) jeweils aus einer Anzahl aufeinander gestapelter dielektrischer Filme mit Ladungshaltevermögen; – zwei Speicher aus Bereichen der Ladungsspeicherfilme (CSF), die zwei Enden des Kanalbildungsbereichs (CH) überlappen; – einen einschichtigen dielektrischen Film (DF2), der mit dem Kanalbildungsbereich (CH) zwischen den Speichereinheiten in Kontakt steht; – zwei erste Steuerelektroden (CG1, CG2), von denen jeweils eine einer Speichereinheit so zugeordnet ist, und die so ausgebildet sind, dass ihre Breite mit zunehmendem Abstand von dem Kanalbildungsbereich abnimmt; und – eine zweite Steuerelektrode (WL), die in den Raum zwischen den zwei ersten Steuerelektroden (CG1, CG2) in einem gegen die ersten Steuerelektroden (CG1, CG2) isolierten Zustand eingebettet ist, wobei sie mit dem einschichtigen dielektrischen Film (DF2) in Kontakt steht.A non-volatile semiconductor memory having a memory cell, comprising: a channel formation region (CH) made of a semiconductor; - Charge storage films (CSF) each composed of a number of dielectric films with charge retention capacity stacked on one another; - two reservoirs of areas of the charge storage films (CSF) which overlap two ends of the channel formation area (CH); A single-layer dielectric film (DF2) in contact with the channel formation region (CH) between the memory units; - Two first control electrodes (CG1, CG2), one of which is assigned to a memory unit in each case, and which are designed such that their width decreases with increasing distance from the channel formation region; and - a second control electrode (WL) embedded in the space between the two first control electrodes (CG1, CG2) in a state insulated from the first control electrodes (CG1, CG2) with the single-layer dielectric film (DF2) in Contact is available.
Description
Die Erfindung betrifft einen nichtflüchtigen Halbleiterspeicher mit zwei Speichereinheiten mit jeweils einem Ladungsspeicherfilm aus mehreren übereinander gestapelten dielektrischen Filmen an den zwei Enden eines Kanalbildungsbereichs, wobei dieser Speicher in den Speichereinheiten zwei Informationsbits unabhängig voneinander speichern kann, und sie betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Speichers.The invention relates to a non-volatile semiconductor memory having two memory units, each having a charge storage film of a plurality of stacked dielectric films at the two ends of a channel formation region, said memory in the storage units can store two bits of information independently, and relates to a method for producing such a memory.
HINTERGRUNDBILDENDE TECHNIKBACKGROUND TECHNIQUE
In der Technik sind Halbleiterspeicher vom sogenannten ”MONOS”(Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor)-Typ und andere nichtflüchtige Halbleiterspeicher mit Ladungsspeicherfilmen aus mehreren übereinander gestapelten dielektrischen Filmen bekannt, die Information durch Steuern von Ladungsmengen speichern, die in Ladungsfallen in den Ladungsspeicherfilmen gespeichert sind.Also known in the art are semiconductor memories of the so-called "metal oxide nitride oxide" (MONOS) type and other non-volatile semiconductor memories having charge storage films of a plurality of stacked dielectric films which store information by controlling amounts of charge stored in charge traps in the charge storage films.
Aus der
In jüngerer Zeit erkennt die Technologie die Tatsache, dass es möglich ist, eine Ladung in einen Teil eines Ladungsbereichs verteilter Ladungsfallen mittels des herkömmlichen CHE(Channel Hot Electron = heiße Kanalelektronen)-Injektionsverfahren zu injizieren und Binärinformation auf der Sourceseite und der Drainseite eines Ladungsspeicherfilms unabhängig zu speichern, um, gemäß Berichten, unabhängige Speicherung zweier Informationsbits in einer Speicherzelle zu ermöglichen.More recently, the technology recognizes the fact that it is possible to inject a charge into a part of a charge region of distributed charge traps by the conventional CHE (Channel Hot Electron) injection method and binary information on the source side and the drain side of a charge storage film independently to store, as reported, independent storage of two bits of information in a memory cell.
Zum Beispiel werden gemäß ”HAYASHI, Y. [u. a.]: Twin MONOS cell with dual control gates. In: 2000 Symposium on VLSI Technology, Digest of Technical Papers, Honolulu, 13.–15. Juni 2000, S. 122–123, Ladungsspeicherfilme gesondert auf der Source- und der Drainseite angebracht, Steuerelektroden werden auf den Ladungsspeicherfilmen angebracht, und Wort-Gateelektroden werden im zentralen Teil eines Kanals zwischen den Steuerelektroden in einem Zustand angebracht, bei dem ein einschichtiger dielektrischer Film ohne Ladungshaltevermögen eingefügt ist.For example, according to "HAYASHI, Y. [u. a.]: Twin MONOS cell with dual control gates. In: 2000 Symposium on VLSI Technology, Digest of Technical Papers, Honolulu, 13.-15. Charge storage films are separately mounted on the source and drain sides, control electrodes are mounted on the charge storage films, and word gate electrodes are mounted in the central part of a channel between the control electrodes in a state where a single-layered dielectric Film without charge retention is inserted.
Die Wort-Gateelektroden sind mit einer Wortleitung verbunden, während die Steuerelektroden in einer Richtung rechtwinklig zur Wortleitung verlegt sind und sie gesondert von den Wort-Gateelektroden gesteuert werden. Daher können die Steuerbarkeit der Position der Ladungsinjektion und der Ladungsinjektions-Wirkungsgrad verbessert werden, und im Ergebnis wird eine Schreiboperation mit hoher Geschwindigkeit erzielt.The word gate electrodes are connected to a word line while the control electrodes are laid in a direction perpendicular to the word line and are controlled separately from the word gate electrodes. Therefore, the controllability of the position of the charge injection and the charge injection efficiency can be improved, and as a result, a high-speed write operation is achieved.
Die Speicherzellen, die als ”MONOS-Zwillingszellen” bezeichnet werden, verfügen über Wort-Gateelektroden, die in der Zeilenrichtung mit einem bestimmten Intervall wiederholt sind, und sie verfügen an Seitenflächen der zwei Seiten derselben in der Zeilenrichtung über leitende Schichten vom Seitenwandtyp. ONO(Oxid-Nitrid-Oxid)-Filme, d. h. Ladungsspeicherfilme mit Ladungshaltevermögen, sind unmittelbar unter den leitenden Schichten vom Seitenwandtyp vorhanden. Im Gegensatz hierzu sind einzelne Schichten dielektrischer Filme direkt unter den Wort-Gateelektroden ausgebildet, so dass diese Teile keinerlei Ladungshaltevermögen aufweisen.The memory cells, which are referred to as "twin MONOS cells", have word gate electrodes repeated in the row direction at a certain interval, and have sidewall-type conductive layers on side surfaces of the two sides thereof in the row direction. ONO (oxide-nitride-oxide) films, d. H. Charge-holding charge-trapping films are present just below the sidewall-type conductive layers. In contrast, individual layers of dielectric films are formed directly below the word gate electrodes, so that these parts have no charge retention capability.
Die leitenden Schichten vom Seitenwandtyp und die Wort-Gateelektroden werden als Masken zum Einführen von n-Verunreinigungen an Substratstellen verwendet, die zwischen benachbarten leitenden Schichten vom Seitenwandtyp freiliegen, um n+-Fremdstoffbereiche auszubilden, die als Sources oder Drains wirken.The sidewall-type conductive layers and the word-gate electrodes are used as masks for introducing n-type impurities to substrate sites exposed between adjacent sidewall-type conductive layers to form n + impurity regions that act as sources or drains.
Die obige Veröffentlichung offenbart kein spezielles Herstellverfahren, jedoch bestehen bei einer MONOS-Zwillingszelle die folgenden Probleme bei der Herstellung und der Struktur.The above publication does not disclose a specific manufacturing method, but in a MONOS twin cell, there are the following problems in manufacture and structure.
Bei MONOS-Zwillingszellen werden die Wort-Gateelektroden hergestellt, und dann werden die leitenden Schichten vom Seitenwandtyp an ihren Seiten hergestellt. So ist ein Schritt zum Verbinden der Wort-Gateelektrode mit der Wortleitung erforderlich.For twin MONOS cells, the word gate electrodes are fabricated and then the sidewall-type conductive layers are fabricated at their sides. Thus, a step of connecting the word gate electrode to the word line is required.
Ferner müssen die Wort-Gateelektroden in MONOS-Zwillingszellen zunächst zu parallelen Leitungsformen entlang der Spaltenrichtung strukturiert werden. Dabei wird normalerweise das Material für die Wort-Gateelektrode abgeschieden, dann werden Resistmuster darauf hergestellt, und das Material der Wort-Gateelektrode wird durch ein Ätzverfahren mit starker Anisotropie, z. B. RIE (reaktives Ionenätzen) unter Verwendung des Resists als Maske bearbeitet. Die Resistmuster sind normalerweise in ihrer Querschnittsform an ihren Seitenflächen nach vorne verjüngt, und der Resist wird beim Ätzen etwas ausgespart, so dass auch die Seiten der Wort-Gateelektroden nach der Bearbeitung etwas nach vorne verjüngt sind. Ferner besteht selbst dann, wenn kein Resist verwendet wird und ein Material verwendet wird, das beim Ätzen keine Aussparung bildet, die Tendenz, dass eine Verjüngung in Vorwärtsrichtung in gewissem Ausmaß an den Seitenflächen der Wort-Gateelektroden nach der Bearbeitung aufgrund des Effekts von Seitenwandabscheidungen beim Ätzen vorhanden ist.Furthermore, the word gate electrodes in MONOS twin cells must first be patterned into parallel line shapes along the column direction. At this time, normally, the material for the word gate electrode is deposited, then resist patterns are formed thereon, and the material of the word gate electrode is formed by a strong anisotropic etching method, e.g. B. RIE (reactive ion etching) using the resist processed as a mask. The resist patterns are usually tapered forward in their cross-sectional shape on their side surfaces, and the resist is slightly recessed during etching, so that the sides of the word gate electrodes are slightly forwardly tapered after processing. Further, even if no resist is used and a material is used which does not form a recess in the etching, there is a tendency that a taper in the forward direction to some extent on the side surfaces of the word gate electrodes after processing due to the effect of sidewall depositions Etching is present.
Die Wort-Gateelektroden müssen z. B. gleichzeitig bearbeitet werden, wenn die Wortleitungen strukturiert werden, um sie gegen die Zellen zu isolieren. Jedoch müssen dabei, da die Steuergates bereits an den Seitenwänden der Wort-Gateelektroden in einem Zustand mit eingefügten Isolierfilmen hergestellt sind, die Wort-Gateelektroden selektiv geätzt und entfernt werden, während Löcher mit trapezförmiger Querschnittsform eingegraben werden. Demgemäß ist es bei diesem Ätzvorgang schwierig, die Unterseiten der Seitenflächen der sich umgekehrt verjüngenden Steuerelektroden zu ätzen, und in diesen Abschnitten entlang den Steuerelektroden werden leicht leitende Rückstände erzeugt. Wenn ein leitender Rückstand erzeugt wird, tritt zwischen den Wortleitungen ein Kurzschluss auf.The word gate electrodes must be z. B. be processed simultaneously when the word lines are structured to isolate them against the cells. However, there must be, as the control gates are already formed on the sidewalls of the word gate electrodes in a state with inserted insulating films, the word gate electrodes are selectively etched and removed while burying holes having a trapezoidal cross-sectional shape. Accordingly, in this etching, it is difficult to etch the bottoms of the side surfaces of the reverse tapered control electrodes, and slightly conductive residues are generated in these portions along the control electrodes. When a conductive residue is generated, a short circuit occurs between the word lines.
Ferner werden die leitenden Schichten vom Seitenwandtyp in Ringform erzeugt, die den Umfang der linienförmigen leitenden Schichten umgibt, um die Wort-Gateelektroden herzustellen. Wenn die leitenden Schichten vom Seitenwandtyp als solche für die Steuerelektroden verwendet werden, würden eine Steuerelektrode auf der Sourceseite und eine Steuerelektrode auf der Drainseite elektrisch kurzgeschlossen werden. Daher müssen die zwei Steuerelektroden isoliert werden, um der Steuerelektrode auf der Sourceseite und derjenigen auf der Drainseite verschiedene Spannungen zuzuführen. Diese Isolierung kann nicht insgesamt in einem weiteren Schritt, z. B. beim Bearbeiten der Wortleitungen, ausgeführt werden, so dass z. B. ein Schritt zum Herstellen einer Ätzmaske, die nur in den zwei Endabschnitten der linienförmigen leitenden Schichten zum Herstellen der Wort-Gateelektroden geöffnet ist, ein Entfernen eines die leitenden Schichten vom Seitenwandtyp durch die Öffnungen hindurch und ein Abschneiden der leitenden Schichten erforderlich werden.Further, the sidewall-type conductive layers are formed in a ring shape surrounding the periphery of the line-shaped conductive layers to make the word-gate electrodes. When the sidewall-type conductive layers are used as such for the control electrodes, a control electrode on the source side and a control electrode on the drain side would be electrically short-circuited. Therefore, the two control electrodes must be insulated to supply different voltages to the control electrode on the source side and those on the drain side. This isolation can not be total in a further step, for. B. when editing the word lines are executed, so that z. For example, a step of forming an etching mask opened only in the two end portions of the line-shaped conductive layers for producing the word gate electrodes, removing the sidewall-type conductive layers through the openings, and cutting off the conductive layers are required.
Ferner erstrecken sich bei einer MONOS-Zwillingszelle, da ONO-Filme direkt unter den leitenden Schichten vom Seitenwandtyp hergestellt werden, diese ONO-Filme, die mit dem Kanalbildungsbereich in Kontakt stehen, in der Spaltenrichtung entlang den leitenden Schichten vom Seitenwandtyp. Während des Betriebs werden Daten durch Injizieren von Ladungen in einen Bereich (nachfolgend als Speichereinheit bezeichnet) eines einen Kanal schneidenden ONO-Films injiziert, während Daten durch Abziehen der gespeicherten Ladungen zur Substratseite oder durch Injizieren einer Ladung vom umgekehrten Leitungstyp gelöscht werden. Wenn diese Umschreiboperation wiederholt wird, besteht die Tendenz, dass sich in einem benachbarten Bereich der Speichereinheit dauernd eine Ladung ansammelt. Ferner besteht die Tendenz, dass durch die Ladung ein Leckpfad zur Außenseite des Kanals erzeugt wird. Wenn Daten durch Abziehen der gespeicherten Ladungen, die Elektronen sind, aus der gesamten Oberfläche des Kanals gelöscht werden, bildet dies kein großes Problem, da sich auch der benachbarte Bereich unter Steuerung durch eine Steuerelektrode befindet, auf dieselbe Weise wie die Speichereinheit, und es werden gleichzeitig auch im benachbarten Bereich angesammelte Elektronen abgeleitet. Jedoch entsteht leicht ein Leckpfad, insbesondere dann, wenn eine Ladung mit umgekehrter Polarität in eine Speichereinheit injiziert wird, um eine gespeicherte Ladung zu löschen, wenn eine Ladung mit einer Polarität, die die Richtung des Kanals umdreht, z. B. ein Elektronenloch im Pfad eines n-Kanales, in einem benachbarten Bereich der Speichereinheit angesammelt wird. Die sich ergebende Abnahme der Leckcharakteristik wird daher zu einem Problem.Further, in a twin MONOS cell, since ONO films are formed directly under the sidewall-type conductive layers, these ONO films in contact with the channel formation region extend in the column direction along the sidewall-type conductive layers. During operation, data is injected by injecting charges into an area (hereinafter referred to as storage unit) of a channel-cutting ONO film while erasing data by subtracting the stored charges to the substrate side or by injecting a charge of the reverse conduction type. When this rewrite operation is repeated, a charge tends to accumulate in an adjacent area of the memory unit. Further, there is a tendency for the charge to create a leakage path to the outside of the channel. When data is erased by subtracting the stored charges, which are electrons, from the entire surface of the channel, this does not pose a great problem because the adjacent area is also under the control of a control electrode in the same way as the memory unit at the same time accumulated electrons accumulated in the neighboring area. However, a leak path easily arises, particularly when a reverse polarity charge is injected into a memory unit to extinguish a stored charge when a charge having a polarity reversing the direction of the channel, e.g. B. an electron hole in the path of an n-channel, is accumulated in an adjacent region of the storage unit. The resulting decrease in the leakage characteristic therefore becomes a problem.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es, das Erfordernis eines Schritts zum Verbinden von Wort-Gateelektroden und einer Wortleitung dadurch zu beseitigen, dass strukturmäßig die Herstellung der Wort-Gateelektroden und einer Wortleitung (zweite Steuerelektrode) als integrales Element ermöglicht wird.A first object of the invention is to eliminate the need for a step of connecting word gate electrodes and a word line by structurally enabling the fabrication of the word gate electrodes and a word line (second control electrode) as an integral element.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, die Erzeugung eines leitenden Rückstands zu verhindern, der zu einem Kurzschluss zwischen Wortleitungen führen würde, und das Erfordernis eines Schrittes zum Trennen zweier Steuerelektroden in einer einzelnen Zelle durch Abschneiden strukturmäßig zu beseitigen.A second object of the invention is to prevent the generation of a conductive residue which would lead to a short circuit between word lines and to structurally eliminate the need for a step of separating two control electrodes in a single cell by clipping.
Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist es, die unnötige Ansammlung von Ladungen in einem benachbarten Bereich einer Speichereinheit in einer Richtung entlang einer Steuerelektrode oder zwischen Speichereinheiten zu verhindern und eine Struktur zu erhalten, bei der kein Leckstrom auftritt.A third object of the invention is to prevent the unnecessary accumulation of charges in an adjacent area of a memory unit in a direction along a control electrode or between memory units, and to obtain a structure in which no leakage occurs.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die vorstehenden Aufgaben durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche 1, 12 und 13 gelöst.According to the present invention, the above objects are solved by the subject-matter of
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Preferred embodiments are subject of the dependent claims.
Ein nichtflüchtiger Halbleiterspeicher gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung verfügt über eine Speicherzelle, die folgendes aufweist: einen Kanalbildungsbereich aus einem Halbleiter; Ladungsspeicherfilme jeweils aus einer Anzahl aufeinandergestapelter dielektrischer Filme mit Ladungshaltevermögen; zwei Speicher aus Bereichen der Ladungsspeicherfilme, die zwei Enden des Kanalbildungsbereiches überlappen; einen einschichtigen dielektrischen Film, der mit dem Kanalbildungsbereich zwischen den Speichereinheiten in Kontakt steht; zwei erste Steuerelektroden, von denen jeweils eine einer Speichereinheit so zugeordnet ist, und die so ausgebildet sind, dass ihre Breite mit zunehmendem Abstand von dem Kanalbildungsbereich abnimmt; und eine zweite Steuerelektrode, die in den Raum zwischen den zwei ersten Steuerelektroden in einem gegen die ersten Steuerelektroden isolierten Zustand eingebettet ist, wobei sie mit dem einschichtigen dielektrischen Film in Kontakt steht.A nonvolatile semiconductor memory according to a first embodiment of the invention has a memory cell comprising: a channel formation region made of a semiconductor; Charge storage films each composed of a number of stacked dielectric films having charge retention capability; two memories of regions of the charge storage films that overlap two ends of the channel formation region; a single-layered dielectric film in contact with the channel formation region between the storage units; two first control electrodes, each one of which is associated with a memory unit, and which are formed so that their width decreases with increasing distance from the channel formation region; and a second control electrode incorporated in the Space between the two first control electrodes is embedded in a state insulated from the first control electrodes, wherein it is in contact with the single-layered dielectric film.
Die Speicherzelle verfügt ferner über zwei Fremdstoffbereiche aus einem Halbleiter von umgekehrtem Leitungstyp zu dem des obigen Kanalbildungsbereichs, die über diesen voneinander getrennt sind; und zwei Hilfsschichten, die auf den zwei Fremdstoffbereichen nahe jeder Fläche der ersten Steuerelektroden, die der Außenseite der Speicherzelle zugewandt sind, ausgebildet sind.The memory cell further has two impurity regions of a semiconductor of reverse conduction type to that of the above channel formation region separated therefrom; and two auxiliary layers formed on the two impurity regions near each surface of the first control electrodes facing the outside of the memory cell.
Die Hilfsschichten bestehen aus leitenden Schichten nahe den Außenseiten der ersten Steuerelektroden in einem Zustand, in dem dielektrische Filme oder Schichten aus polykristallinem oder amorphem Silizium, das mit einem Fremdstoff desselben Leitungstyps wie dem der Fremdstoffbereiche dotiert ist, eingefügt sind. Alternativ bestehen die Hilfsschichten aus dielektrischen Schichten nahe den Außenseiten der ersten Steuerelektroden.The auxiliary layers are made of conductive layers near the outsides of the first control electrodes in a state where dielectric films or layers of polycrystalline or amorphous silicon doped with an impurity of the same conductivity type as that of the impurity regions are interposed. Alternatively, the auxiliary layers of dielectric layers are close to the outsides of the first control electrodes.
Bei einer Konfiguration, bei der eine Vielzahl von Speicherzellen in einer Matrix angeordnet ist, können zwei erste Steuerelektroden, die sich von den zwei Seiten in der Breitenrichtung einer Hilfsschicht erstrecken, die zwei sich in der Zeilenrichtung benachbarten Speicherzellen gemeinsam ist, Seitenwandformen aufweisen, oder sie können aus Formen bestehen, die mit der obigen Hilfsschicht verbunden sind. Erste Steuerelektroden des letzteren Typs bestehen aus leitenden Schichten, die die zwei Seiten und die Oberseite der Hilfsschicht bedecken und über einen niedrigeren Verbindungswiderstand verfügen, als er bei den Seitenwandformen vorliegt.In a configuration in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix, two first control electrodes extending from the two sides in the width direction of an auxiliary layer common to two memory cells adjacent to each other in the row direction may or may have side wall shapes may consist of molds which are connected to the above auxiliary layer. First control electrodes of the latter type consist of conductive layers which cover the two sides and the top of the auxiliary layer and have a lower connection resistance than is present in the sidewall forms.
Ein nichtflüchtiger Halbleiterspeicher gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung verfügt über eine Anzahl von Speicherzellen, von denen jede Folgendes aufweist: einen Kanalbildungsbereich aus einem Halbleiter von erstem Leitungstyp; einen ersten und einen zweiten Fremdstoffbereich aus einem Halbleiter von zweitem Leitungstyp, die über den Kanalbildungsbereich hinweg in Trennungsrichtung voneinander getrennt sind; Steuerelektroden, die in einer Richtung rechtwinklig zur Trennungsrichtung des ersten und des zweiten Fremdstoffbereichs angeordnet sind und einer Anzahl von Speicherzellen gemeinsam sind; und Ladungsspeicherfilme aus jeweils mehreren dielektrischen Filmen, die in Schichten unmittelbar unter den Steuerelektroden ausgebildet sind und Information in Abschnitten speichern, die mit dem Kanalbildungsbereich überlappen. Bei diesem Speicher sind Speicherzellen, die in der Richtung rechtwinklig zur Trennungsrichtung des ersten und des zweiten Fremdstoffbereichs benachbart sind, durch dielektrische Isolierschichten elektrisch isoliert; und Paare der ersten Fremdstoffbereiche und Paare der zweiten Fremdstoffbereiche der benachbarten Speicherzellen, die durch die dielektrische Isolierschicht isoliert sind, sind jeweils durch leitende Schichten angeschlossen.A nonvolatile semiconductor memory according to a second embodiment of the invention has a number of memory cells, each of which has: a channel formation region of a first conductivity type semiconductor; first and second impurity regions of a second conductivity type semiconductor separated from each other in the separation direction over the channel formation region; Control electrodes arranged in a direction perpendicular to the separation direction of the first and second impurity regions and common to a number of memory cells; and charge storage films each of a plurality of dielectric films formed in layers immediately below the control electrodes and storing information in portions overlapping with the channel formation region. In this memory, memory cells adjacent in the direction perpendicular to the separation direction of the first and second impurity regions are electrically insulated by dielectric insulating layers; and pairs of the first impurity regions and pairs of the second impurity regions of the adjacent memory cells insulated by the dielectric insulating layer are connected through conductive layers, respectively.
Ein Verfahren zum Herstellen eines nichtflüchtigen Halbleiterspeichers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines nichtflüchtigen Halbleiterspeichers mit einem Kanalbildungsbereich aus einem Halbleiter von erstem Leitungstyp, zwei Fremdstoffbereichen, die über diesen voneinander getrennt sind und aus einem Halbleiter von zweitem Leitungstyp bestehen, zwei ersten Steuerelektroden, die an zwei Enden des Kanalbildungsbereichs nahe den zwei Fremdstoffbereichen in einem Zustand mit eingefügten Ladungsspeicherfilmen, von denen jeder aus mehreren dielektrischen Filmen besteht, ausgebildet sind, und einer zweiten Steuerelektrode, die dem Kanalbildungsbereich zwischen den ersten Steuerelektroden in einem Zustand mit eingefügtem einschichtigem dielektrischem Film zugewandt ist und in der Trennungsrichtung der Fremdstoffbereiche angeordnet ist; mit den Schritten des Herstellens eines nichtflüchtigen Halbleiterspeichers; des Herstellens linienförmiger Hilfsschichten in der Richtung rechtwinklig zur Trennungsrichtung der Fremdstoffbereiche auf diesen oder auf Halbleiterbereichen, wo diese Fremdstoffbereiche auszubilden sind; des Herstellens des Ladungsspeicherfilms auf Oberflächen der Hilfsschichten und einer Fläche des Kanalbildungsbereichs; des Herstellens der ersten Steuerelektroden entlang den Hilfsschichten in einem Zustand mit eingefügtem Ladungsspeicherfilm; des Entfernens eines Teils des Ladungsspeicherfilms durch Ätzen unter Verwendung der ersten Steuerelektroden als Maske; des Herstellens eines einschichtigen dielektrischen Films auf einer Fläche des Kanalbildungsbereichs, die durch das Entfernen des Ladungsspeicherfilms freigelegt ist, und Flächen der ersten Steuerelektroden; und des Herstellens der zweiten Steuerelektroden auf dem einschichtigen dielektrischen Film und den Hilfsschichten.A method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to a third embodiment of the invention is a method of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory having a channel formation region of a first conductivity type semiconductor, two impurity regions separated therefrom and composed of a second conductivity type semiconductor, two first control electrodes formed at two ends of the channel formation region near the two impurity regions in a state of inserted charge storage films each consisting of a plurality of dielectric films, and a second control electrode forming the channel formation region between the first control electrodes in a single-layered state facing dielectric film and disposed in the separation direction of the impurity regions; with the steps of manufacturing a nonvolatile semiconductor memory; forming line-shaped auxiliary layers in the direction perpendicular to the separation direction of the impurity regions on these or on semiconductor regions where these impurity regions are to be formed; producing the charge storage film on surfaces of the auxiliary layers and a surface of the channel formation region; forming the first control electrodes along the auxiliary layers in a charged charge film inserted state; removing a part of the charge storage film by etching using the first control electrodes as a mask; producing a single-layer dielectric film on a surface of the channel formation region exposed by the removal of the charge storage film and surfaces of the first control electrodes; and forming the second control electrodes on the single-layered dielectric film and the auxiliary layers.
Das Verfahren zum Herstellen eines nichtflüchtigen Halbleiterspeichers gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung beinhaltet ferner die folgenden Schritte: Herstellen dielektrischer Isolierschichten in Form paralleler Linien in einer Richtung, und Herstellen von Hilfsschichten aus polykristallinem oder amorphem Silizium, das mit einem Fremdstoff vom zweiten Leitungstyp dotiert ist, in Form paralleler Linien in einer Richtung rechtwinklig zu den dielektrischen Isolierschichten; und Herstellen der Fremdstoffbereiche vom zweiten Leitungstyp an Halbleiterorten, die Anordnungsbereiche der Hilfsschichten zwischen den dielektrischen Isolierschichten überlappen.The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to the third embodiment of the invention further includes the steps of: preparing dielectric insulating layers in the form of parallel lines in one direction, and preparing auxiliary layers of polycrystalline or amorphous silicon doped with a second conductive type impurity; in the form of parallel lines in a direction perpendicular to the dielectric insulating layers; and forming the impurity regions of the second conductivity type at semiconductor sites overlapping arrangement regions of the auxiliary layers between the dielectric insulating layers.
Beim nichtflüchtigen Halbleiterspeicher gemäß der ersten Ausführungsform und dem Verfahren zum Herstellen eines nichtflüchtigen Halbleiterspeichers gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung wird, da die Hauptbereiche auf zugewandten Flächen der zwei ersten Steuerelektroden für eine Speicherzelle nach vorne verjüngt sind, beziehungsweise die Steuerelektroden so ausgebildet sind, dass ihre Breite mit zunehmendem Abstand von dem Kanalbildungsbereich abnimmt, kein Rückstand einer leitenden Substanz erzeugt, die zu einem Kurzschluss zwischen zweiten Steuerelektroden führen würde, wenn diese zweiten Steuerelektroden bearbeitet werden. Ferner wird die Erzeugung von Wortleitungen einfach dadurch abgeschlossen, dass die zweiten Steuerelektroden bearbeitet werden. In the nonvolatile semiconductor memory according to the first embodiment and the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory according to the third embodiment of the invention, since the main regions are tapered forwardly on facing surfaces of the two first control electrodes for a memory cell, the control electrodes are formed so that their Width decreases with increasing distance from the channel formation region, no residue of a conductive substance is generated, which would lead to a short circuit between second control electrodes when these second control electrodes are processed. Further, generation of word lines is completed simply by processing the second control electrodes.
Beim nichtflüchtigen Halbleiterspeicher gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung verlaufen die Bereiche der Ladungsspeicherfilme, die benachbart zu den Abschnitten derjenigen Ladungsspeicherfilme verlaufen, die an den beiden Seiten in der Längsrichtung der ersten Steuerelektroden Speichereinheiten bilden, über die dielektrischen Isolierschichten zwischen den Kanalbildungsbereichen. Dadurch, dass einfach die Dicke der dielektrischen Isolierschichten z. B. ungefähr einige zehn nm gemacht wird, wird selbst dann, wenn Ladungen in benachbarten Bereichen gespeichert werden, der Effekt der Ladungen auf den Halbleiter direkt unter den dielektrischen Isolierschichten im Vergleich zu dem bei herkömmlichen Fällen extrem schwach.In the nonvolatile semiconductor memory according to the second embodiment of the invention, the portions of the charge storage films that are adjacent to the portions of those charge storage films that form storage units on both sides in the longitudinal direction of the first control electrodes extend across the dielectric insulating layers between the channel formation regions. In that simply the thickness of the dielectric insulating layers z. For example, when charges are made in adjacent areas, even if charges are stored in adjacent areas, the effect of the charges on the semiconductor immediately under the dielectric insulating layers becomes extremely weak as compared with that in conventional cases.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
BESTE ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNGBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.Hereinafter, embodiments of the invention will be explained with reference to the accompanying drawings.
Erste AusführungsformFirst embodiment
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen dadurch erläutert, dass ein Beispiel eines nichtflüchtigen Speichers unter Verwendung von n-Kanal-Speicherzellen mit einem Speicherzellenarray vom VG(Virtual Ground = virtuelle Masse)-Typ verwendet wird.Hereinafter, an embodiment of the invention will be explained with reference to the drawings by taking an example of a nonvolatile memory using n-channel memory cells having a VG (Virtual Ground) type memory cell array.
Die
In diesen Figuren kennzeichnet SUB ein p-Halbleitersubstrat oder eine p-Wanne oder eine SOI(Silicon on Insulator)-Schicht sowie andere verschiedene Typen von p-Halbleiterschichten. Der Zweckdienlichkeit halber werden sie nachfolgend als ”Substrat SUB” bezeichnet.In these figures, SUB denotes a p-type semiconductor substrate or a p-well or a silicon on insulator (SOI) layer, as well as other various types of p-type semiconductor layers. For the sake of convenience, they are hereinafter referred to as "substrate SUB".
Auf dem Substrat SUB sind dielektrische Isolierschichten ISO in Form paralleler Streifen in der horizontalen Richtung (Zeilenrichtung) in den Figuren ausgebildet. Die dielektrischen Isolierschichten ISO werden durch das LOCOS(Local Oxidation of Silicon)-Verfahren, das STI(Shallow Trench Isolation)-Verfahren oder das Feldisolationsverfahren hergestellt. Hier wird das Feldisolierverfahren verwendet, und auf dem Substrat SUB wird ein dielektrischer Film (dielektrische Isolierschicht ISO) mit einer Dicke von einigen zehn nm hergestellt. Der linienförmige Bereich entlang der Zeilenrichtung zwischen den dielektrischen Isolierschichten ISO ist ein aktiver Halbleiterbereich der Speicherzelle.On the substrate SUB, dielectric insulating layers ISO are formed in the form of parallel stripes in the horizontal direction (line direction) in the figures. The insulating dielectric layers ISO are made by the LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method, the STI (Shallow Trench Isolation) method or the field isolation method. Here, the field isolation method is used, and on the substrate SUB, a dielectric film (dielectric isolation layer ISO) having a thickness of several tens nm is produced. The line-shaped region along the row direction between the dielectric insulating layers ISO is an active semiconductor region of the memory cell.
Im aktiven Halbleiterbereich werden Source/Drain-Bereiche S/D, die mit einem S-Fremdstoff dotiert sind, mit vorbestimmtem Intervall ausgebildet. Derjenige Teil des aktiven Halbleiterbereichs zwischen den Source/Drain-Bereichen S/D ist ein Kanalbildungsbereich CH eines Transistors.In the active semiconductor region, source / drain regions S / D doped with an S-type impurity are formed at a predetermined interval. The part of the active semiconductor region between the source / drain regions S / D is a channel formation region CH of a transistor.
Bitleitungen BL1 und BL2 aus polykristallinem Silicium, das mit hoher Konzentration mit einem n-Fremdstoff dotiert ist, werden in Form paralleler Linien in vertikaler Richtung (Spaltenrichtung) der Figur, rechtwinklig zur Zeilenrichtung, hergestellt. Die Bitleitungen BL1 und BL2 stehen mit den Source/Drain-Bereichen S/D der Speicherzelle in der Spaltenrichtung in Kontakt, während sie die dielektrischen Isolierschichten ISO schneiden und der Speicherzelle eine gemeinsame Sourcespannung oder Drainspannung zuführen. Die Dicke des die Bitleitungen BL1 und BL2 bildenden polykristallinen Siliciums beträgt z. B. ungefähr 100 nm bis 500 nm. Die Oberflächen des polykristallinen Siliciums werden mit dielektrischen Filmen DF1 bedeckt.Bit lines BL1 and BL2 of polycrystalline silicon doped with a high concentration of n-type impurity are prepared in the form of parallel lines in the vertical direction (column direction) of the figure at right angles to the row direction. The bit lines BL1 and BL2 are in contact with the source / drain regions S / D of the memory cell in the column direction while intersecting the dielectric insulating layers ISO and supplying the memory cell with a common source voltage or drain voltage. The thickness of the polycrystalline silicon constituting the bit lines BL1 and BL2 is z. About 100 nm to 500 nm. The surfaces of the polycrystalline silicon are covered with dielectric films DF1.
Ladungsspeicherfilme CSF, die jeweils aus einer Anzahl dielektrischer Filme bestehen, werden in einem Zustand hergestellt, in dem sie an den Seiten der Bitleitungen BL1 und BL2 und den Endabschnitten des Kanalbildungsbereiches mit den dielektrischen Filmen DF1 in Kontakt stehen. Die Ladungsspeicherfilme CSF verfügen über Formen mit L-Schnitt, und sie sind in ihren unteren Abschnitten mit ersten Steuerelektroden (nachfolgend als Steuergates bezeichnet) CG1 und CG2 mit Seitenwandformen ausgebildet. Die Steuergates CG1 und CG2 sind gemeinsam mit den Ladungsspeicherfilmen CSF in der Spaltenrichtung entlang den Bitleitungen BL1 und BL2 ausgebildet. Die Steuergates CG1 und CG2, die später detailliert erläutert werden, werden z. B. dadurch hergestellt, dass ein Film aus polykristallinem Silicium in einem Zustand abgeschieden wird, in dem die Oberflächen der Bitleitungen BL1 und BL2 mit den dielektrischen Filmen DF1 und den Ladungsspeicherfilmen CSF bedeckt sind, wobei derselbe rückgeätzt wird. Die Steuergates CG1 und CG2 werden in einem Zustand gehalten, in dem an den Seitenflächen der Bitleitungen BL1 und BL2 dielektrische Filme eingefügt sind. Demgemäß wirken die Bitleitungen BL1 und BL2 als ”Hilfsschichten” für die Steuergates CG1 und CG2. Ferner werden die Abschnitte des Ladungsspeicherfilms, die zwischen den Steuerelektroden CG1 und CG2 und dem Kanalbildungsbereich CH eingebettet sind, d. h. die unteren Abschnitte der Ladungsspeicherfilme CSF, zu ”Speichereinheiten”, in die Ladungen zum Speichern von Information injiziert werden.Charge storage films CSF each consisting of a plurality of dielectric films are manufactured in a state of being in contact with the dielectric films DF1 on the sides of the bit lines BL1 and BL2 and the end portions of the channel formation region. The charge storage films CSF have L-cut shapes, and are formed in their lower portions with first control electrodes (hereinafter referred to as control gates) CG1 and CG2 having sidewall shapes. The control gates CG1 and CG2 are formed together with the charge storage films CSF in the column direction along the bit lines BL1 and BL2. The control gates CG1 and CG2, which will be explained in detail later, are used e.g. For example, it is prepared by depositing a polycrystalline silicon film in a state where the surfaces of the bit lines BL1 and BL2 are covered with the dielectric films DF1 and the charge trapping films CSF, and the same is etched back. The control gates CG1 and CG2 are maintained in a state in which dielectric films are inserted on the side surfaces of the bit lines BL1 and BL2. Accordingly, the bit lines BL1 and BL2 function as "auxiliary layers" for the control gates CG1 and CG2. Further, the portions of the charge storage film which are sandwiched between the control electrodes CG1 and CG2 and the channel formation region CH, that is, d. H. the lower portions of the charge storage films CSF, to "storage units", are injected with charges for storing information.
Die Hauptbereiche zugewandter Flächen der Steuergates CG1 und CG2 sind nach vorwärts verjüngt beziehungsweise die Steuergates sind so ausgebildet, dass ihre Breite mit zunehmendem Abstand von dem Kanalbildungsbereich abnimmt. Die Vorteile, die sich aus der Vorwärtsverjüngung der zugewandten Flächen ergeben, werden später erläutert. Auf den zugewandten Flächen der Steuergates CG1 und CG2 sowie auf dem Kanalbildungsbereich CH wird ein einschichtiger dielektrischer Film DF2 hergestellt. The main areas of facing surfaces of the control gates CG1 and CG2 are tapered forward or the control gates are formed so that their width decreases with increasing distance from the channel formation area. The advantages resulting from the forward taper of the facing surfaces will be explained later. On the facing surfaces of the control gates CG1 and CG2 and on the channel formation region CH, a single-layered dielectric film DF2 is produced.
Eine Wortleitung WL wird mittels einer leitenden Substanz hergestellt, die in dem Raum zwischen den Steuergates eingebettet ist. Die Wortleitung WL wird im Wesentlichen mit demselben Muster wie der aktive Halbleiterbereich hergestellt, während sie die dielektrischen Filme DF1 auf den Bitleitungen BL1 und BL2 schneidet. Ferner werden Seitenwände WL' aus einer leitenden Substanz auf den Seitenflächen der zwei Seiten der Wortleitungen WL in der Breitenrichtung hergestellt.A word line WL is made by means of a conductive substance embedded in the space between the control gates. The word line WL is formed with substantially the same pattern as the active semiconductor region while intersecting the dielectric films DF1 on the bit lines BL1 and BL2. Further, side walls WL 'of a conductive substance are formed on the side surfaces of the two sides of the word lines WL in the width direction.
Der Grund für das Anbringender Seitenwände WL' ist der folgende.The reason for attaching the side walls WL 'is as follows.
Um die Zellengröße in der Spaltenrichtung zu minimieren, ist es wünschenswert, dass die Linien und Räume der dielektrischen Isolierschichten ISO sowie die Linie und der Raum der Wortleitung WL jeweils mit einer minimalen Linienbreite F ausgebildet sind, die durch die Auflösungsgrenze bei der Fotolithografie bestimmt ist. In diesem Fall wird die Breite des Raums zwischen den dielektrischen Isolierschichten ISO, d. h. die Breite des aktiven Halbleiterbereichs, unvermeidlicherweise nahezu der Breite der Wortleitung WL gleich, so dass keine Zusatztoleranz zum Positionieren der beiden mehr besteht. Demgemäß wird im Raum zwischen den zugewandten Steuergates CG1 und CG2, wie in der
Ferner besteht ein Problem hinsichtlich einer Verringerung der Kanalbreite aufgrund einer Abweichung der Wortleitung WL. Eine Verringerung der Wortleitungsbreite führt zu einer Abnahme des Lesestroms. Gemeinsam mit einer Zunahme des Leckstroms ist dies vom Nachteil begleitet, dass die Abnahme des S/R-Verhältnisses eines Lesesignals beschleunigt wird.Further, there is a problem of reducing the channel width due to a deviation of the word line WL. A reduction of the word line width leads to a decrease of the read current. Along with an increase in the leakage current, this is accompanied by the disadvantage that the decrease of the S / N ratio of a read signal is accelerated.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird es durch Anbringen der Seitenwände WL', die die Breite der Wortleitung WL an den Seitenflächen derselben beträchtlich vergrößern, möglich, die oben erläuterte Ausbildung eines Leckpfads und eine Verringerung der Kanalbreite zu verhindern, während die Wortleitung WL mit minimaler Linienbreite W hergestellt wird. Es ist zu beachten, dass die Breiten der Seitenwände WL' gleich groß wie die Einstelltoleranz bei der Fotolithografie, oder größer, sein müssen, um den Zweck zu erzielen. Ferner ist es zum Erzielen des Zwecks beim Bearbeiten der Wortleitung WL wesentlich, nicht fortzufahren und den darunter liegenden dielektrischen Film DF2 zu ätzen. Der Grund besteht darin, dass dann, wenn der dielektrische Film DF2 die Oberfläche des Kanalbildungsbereichs CH nicht vollständig bedeckt, die Seitenwände WL' direkt mit der Oberfläche des Kanalbildungsbereichs CH in Kontakt treten, wenn die Wortleitung WL in der Breitenrichtung in der
Eine Speicherzelle mit der obigen Konfiguration wird dadurch hergestellt, dass ein zentraler Worttransistor WT mit einer Wortleitung WL als Gate sowie zwei Speichertransistoren MTa und MTb, die an den zwei Seiten des Worttransistors WT positioniert sind und über die Steuergates CG1 und CG2 verfügen, in Reihe geschaltet werden. D. h., dass der Worttransistor WT während des Betriebs dadurch arbeitet, dass er die Kanäle der zwei Speichertransistoren MTa und MTb als Source und Drain verwendet, während die Speichertransistoren MTa und MTb dadurch arbeiten, dass sie einen der Source/Drain-Bereiche S/D und den Kanal des Worttransistors WT als Source und als Drain verwenden.A memory cell having the above configuration is manufactured by connecting in series a central word transistor WT having a word line WL as a gate and two memory transistors MTa and MTb positioned on the two sides of the word transistor WT and having the control gates CG1 and CG2 become. That is, the word transistor WT operates during operation by using the channels of the two memory transistors MTa and MTb as source and drain, while the memory transistors MTa and MTb operate by connecting one of the source / drain regions S / D and the channel of the word transistor WT as source and drain.
Die
Das dargestellte Beispiel entspricht einem Steuerungsverfahren, mit dem das Paar von Steuergates CG1, das Paar von Steuergates CG2 und das Paar von Steuergates CG3 an den zwei Seiten einer Bitleitung durch dasselbe Potenzial gesteuert werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden, da die Steuergates aus leitenden Schichten vom Seitenwandtyp bestehen, die um die Bitleitungen herum ausgebildet sind, die zwei Steuergates in einer Speicherzelle, d. h. die Steuergates CG1 und CG2 oder die Steuergates CG2 und CG3, beim Herstellen der Steuergates bereits isoliert. Demgemäß ist es nicht erforderlich, die zwei Steuergates in einer Speicherzelle auseinander zu schneiden.The illustrated example corresponds to a control method in which the pair of control gates CG1, the pair of control gates CG2, and the pair of control gates CG3 on the two sides of a bit line are controlled by the same potential. In the present embodiment, since the control gates are made of conductive layers of Sidewall type, which are formed around the bit lines around, the two control gates in a memory cell, ie the control gates CG1 and CG2 or the control gates CG2 and CG3, already isolated in the manufacture of the control gates. Accordingly, it is not necessary to cut apart the two control gates in a memory cell.
Um die Steuerkontaktflecke CP1, CP2 und CP3 beim Herstellen der Steuergates herzustellen, wird ein leitender Film zum Herstellen der Steuergates abgeschieden, dann werden Schutzschichten mit großen Flächen geätzt, und auf den Bereichen werden rechteckige Muster ausgebildet, um die Steuerkontaktflecke CP1, CP2 und CP3 auszubilden, und dann erfolgt ein Rückätzen. Nach dem Rückätzen wird die Ätzschutzschicht entfernt, woraufhin in diesen Abschnitten die Steuerkontaktflecke CP1, CP2 und CP3 verbleiben. Die
Es ist zu beachten, dass dann, wenn es erwünscht ist, den Freiheitsgrad bei seriellem Zugriff zwischen Speicherzellen in der Zeilenrichtung durch gesondertes Zuführen verschiedener Spannungen zu den Steuergates zwischen benachbarten Zellen zu verbessern, ein Schritt erforderlich wird, bei dem die Steuergates an den zwei Seiten einer Bitleitung auseinander geschnitten werden, und Steuerkontaktflecke müssen für die durchgeschnittenen Steuergates gesondert hergestellt werden.It should be noted that if it is desired to improve the degree of freedom of serial access between memory cells in the row direction by separately supplying different voltages to the control gates between adjacent cells, a step will be required where the control gates on the two sides a bit line are cut apart, and control pads must be made separately for the cut-through control gates.
Die
Wie es in der
Wenn bei einer Schreiboperation eine Ladung in eine Speichereinheit 1 injiziert wird, wird der Bitleitung BL1 eine positive Drainspannung zugeführt, der Bitleitung BL2 wird eine Referenzspannung zugeführt, den Steuergates CG1 und CG2 werden individuell optimierte positive Spannungen zugeführt, und der Wortleitung WL wird eine positive Spannung von einem Wert, bei dem ein Kanal gebildet wird, zugeführt. Dabei werden Elektronen, die dem Kanal vom Source/Drain-Bereich S/D zugeführt werden, der mit der Bitleitung BL2 verbunden ist, im Kanal beschleunigt, wodurch sie auf der mit der Bitleitung BL1 verbundenen Seite des Source/Drain-Bereichs S/D eine hohe Energie erzielen, so dass sie über die Potenzialbarriere des unteren Films BTM laufen und in die Speichereinheit 1 injiziert und gespeichert werden.When a charge is injected into a
Wenn Ladungen in die Speichereinheit 2 injiziert werden, werden die Spannungen zwischen den Steuergates CG1 und CG2 umgeschaltet, und es werden die Spannungen zwischen den Bitleitungen BL1 und BL2 umgeschaltet. Im Ergebnis werden die Elektronenzufuhrseite und die Seite, an der die Elektronen hohe Energie erlangen, gegenüber dem obigen Fall umgekehrt, und die Elektronen werden in die Speichereinheit 2 injiziert.When charges are injected into the
Bei einer Leseoperation wird eine vorbestimmte Lesedrainspannung zwischen die Bitleitungen BL1 und BL2 gelegt, so dass die Speicherseite, auf der ein zu lesendes Bit eingeschrieben ist, zur Source wird. Ferner werden optimierte positive Spannungen, die in solchem Ausmaß niedrig sind, dass sie den Kanal einschalten können, jedoch die Schwellenspannungen der Speichertransistoren MTa und MTb nicht ändern, den Steuergates CG1 und CG2 sowie der Wortleitung WL zugeführt. Dabei ändert sich die Kanalleitfähigkeit aufgrund der Differenz der Mengen gespeicherter Ladungen in der zu lesenden Speichereinheit oder durch das Vorliegen von Ladungen auf effektive Weise. Im Ergebnis wird gespeicherte Information in eine Stromstärke oder eine Potenzialdifferenz auf der Drainseite umgesetzt und gelesen.In a read operation, a predetermined read drain voltage is applied between the bit lines BL1 and BL2, so that the memory page on which a bit to be read is written becomes the source. Further, optimized positive voltages, which are low enough to turn on the channel but do not change the threshold voltages of the memory transistors MTa and MTb, are supplied to the control gates CG1 and CG2 and the word line WL. At this time, the channel conductivity changes effectively due to the difference in the amounts of stored charges in the memory unit to be read or by the presence of charges. As a result, stored information is converted to a current value or a potential difference on the drain side and read.
Wenn das andere Bit gelesen wird, werden die Bitleitungsspannungen umgeschaltet, oder die Steuergatespannungen werden so umgeschaltet, dass die Speicherseite, in die das Bit eingeschrieben wird, zur Source wird, wodurch eine Leseoperation auf dieselbe Weise wie oben ausgeführt wird.When the other bit is read, the bit line voltages are switched or the control gate voltages are switched so that the memory page in which the bit is written becomes the source, thereby performing a read operation in the same manner as above.
Bei einer Löschoperation wird eine Löschspannung mit umgekehrter Richtung gegenüber der bei der obigen Schreiboperation so zugeführt, dass der Kanalbildungsbereich CH und die Seite des Source/Drain-Bereichs S/D hoch werden und die Seite der Steuergateelektrode CG1 und/oder CG2 niedrig wird. Im Ergebnis wird die gespeicherte Ladung aus einer der Speichereinheiten oder beiden zur Seite des Substrats SUB abgezogen, und der Speichertransistor kehrt in den gelöschten Zustand zurück. Es ist zu beachten, dass als anderes Löschverfahren auch ein Verfahren verwendet werden kann, bei den eine Ladung hoher Energie mit umgekehrter Polarität zur gespeicherten Ladung, die in der Nähe eines nicht dargestellten pn-Übergangs auf der Seite des Source/Drain-Bereichs S/D oder innerhalb des Substrats durch ein elektrisches Feld der Steuergates für Injektion in den Speicher erzeugt wird, angezogen wird.In an erase operation, an erase voltage in the reverse direction is supplied to that in the above write operation so that the channel formation area CH and the source / drain area S / D side become high and the control gate electrode CG1 and / or CG2 side goes low. As a result, the stored charge is withdrawn from one of the storage units or both to the side of the substrate SUB, and the storage transistor returns to the erased state. It is to be noted that as another erasing method, a method in which high-energy reverse polarity charge is used may be used stored charge, which is generated in the vicinity of a not shown pn junction on the side of the source / drain region S / D or within the substrate by an electric field of the control gates for injection into the memory is attracted.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die in den
Als Erstes wird das Substrat SUB, wie in der
Die aufeinander geschichteten Filme PAD, OS und SF werden unter Verwendung eines Resists usw. als Maske zum Herstellen paralleler streifenförmiger Öffnungen entlang der Spaltenrichtung strukturiert. Die dielektrischen Isolierschichten ISO und die aktiven Halbleiterbereiche sind abwechselnd angeordnet, und sie liegen in den Öffnungen entlang der Längsrichtung frei.The stacked films PAD, OS, and SF are patterned using a resist, etc. as a mask for forming parallel stripe-shaped openings along the column direction. The insulating dielectric layers ISO and the active semiconductor regions are alternately arranged and exposed in the openings along the longitudinal direction.
Durch dickes Abscheiden von mit einem n-Fremdstoff mit hoher Konzentration dotiertem polykristallinem Silicium und durch Polieren oder Rückätzen der Oberfläche tritt an der Oberfläche der Opferschicht SF Isolierung auf. Im Ergebnis werden, wie es in der
Die Opferschicht SF wird selektiv entfernt, und dann werden die freigelegten Oberflächen der Bitleitungen BL1 und BL2 thermisch oxidiert, um einen dielektrischen Film DF1 von z. B. 10 nm Dicke auszubilden. Durch Optimieren der Dicken des dielektrischen Films DF1 und des Oxidationsstoppers OS läuft die Oxidation selbst an den Stirnflächenseiten des Oxidationsstoppers OS ausreichend ab, so dass der dielektrische Film DF1 mit ausreichender Dicke die Oberflächen der Bitleitungen BL1 und BL2 vollständig bedecken kann. Ferner diffundieren im Heizschritt n-Fremdstoffe dadurch in den aktiven Halbleiterbereich ein, dass das polykristalline Silicium der Bitleitungen BL1 und BL2 als Diffusionsquelle im Feststoffzustand verwendet wird. Im Ergebnis werden Source/Drain-Bereiche S/D ausgebildet. Es ist zu beachten, dass dann, wenn die Tiefe der Source/Drain-Bereiche S/D und die Konzentration der Fremdstoffe bei Diffusion allein unzureichend sind, es ausreicht, Fremdstoffe mit erforderlicher Konzentration vorab durch zusätzliches Erwärmen oder durch Ionenimplantation durch die Öffnungen beim vorigen Schritt in der
Der Oxidationsstopper OS und die Kontaktfleckschicht PAD werden aufeinanderfolgend entfernt, und ein Ladungsspeicherfilm CSF wird auf der gesamten Oberfläche einschließlich des freigelegten Kanalbildungsbereichs CH und den Oberflächen des dielektrischen Films DF1 hergestellt. Es ist zu beachten, dass dann, wenn der Kanalbildungsbereich CSF die in der
Polykristallines Silicium, das ausreichend mit Fremdstoffen dotiert ist, wird dick abgeschieden, und an erforderlichen Stellen auf dem polykristallinen Silicium werden Ätzschutzschichten zum Herstellen der in der
Als Nächstes wird die Ätzschutzschicht entfernt.Next, the etch stop layer is removed.
Um die Struktur gemäß der
Als Nächstes wird ein leitendes Material zum Herstellen der Wortleitung dick auf der gesamten Oberfläche abgeschieden, und darauf werden parallele, streifenförmige Muster eines Resists usw. in der Zeilenrichtung hergestellt. Das leitende Material wird durch RIE oder einen anderen Ätzvorgang mit starker Anisotropie unter Verwendung dieser Muster als Maske bearbeitet, um eine Wortleitung WL herzustellen. Ferner werden Seitenwände WL' der Wortleitung WL, wie in der
Als Nächstes werden Vorteile der Speicherzellenstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform gegenüber der Speicherzellenstruktur erläutert, wie sie in der obigen Veröffentlichung beschrieben ist, die einen Stand der Technik angibt. Es ist zu beachten, dass in der folgenden Erläuterung als Vergleichsbeispiel ein Fall verwendet wird, bei dem ein Steuergate in der in der obigen Veröffentlichung beschriebenen Schnittstruktur in zwei Seitenwände unterteilt ist, wobei jedoch die Vorteile der Erfindung auch dann dieselben bleiben, wenn das Steuergate nicht unterteilt ist.Next, advantages of the memory cell structure according to the present embodiment over the memory cell structure described in the above publication indicating a prior art will be explained. It should be noted that in the following explanation, a case where a control gate is divided into two side walls in the sectional structure described in the above publication is used in the following explanation, but the advantages of the invention remain the same even if the control gate is not is divided.
Die
Die Speicherzelle des Vergleichsbeispiels stimmt mit der Speicherzelle der vorliegenden Ausführungsform hinsichtlich der grundsätzlichen Zellenkonfiguration einschließlich des Punkts überein, dass ein Worttransistor WT und zwei diese einbettenden Speichertransistoren MTa und MTb in Reihe geschaltet sind.The memory cell of the comparative example is the same as the memory cell of the present embodiment in terms of the basic cell configuration including the point that a word transistor WT and two memory transistors MTa and MTb embedding these are connected in series.
Jedoch unterscheidet sich die Speicherzelle des Vergleichsbeispiels hinsichtlich der Struktur stark von der Speicherzelle der vorliegenden Ausführungsform und zwar hinsichtlich des Punkts, dass sie über mit einer Wortleitung WL verbundene Wortgates WG verfügt und an den Seitenflächen mit Steuergates CG1, CG2 und CG3 mit Seitenwandformen in einem Zustand ausgebildet ist, in dem Ladungsspeicherfilme CSF eingefügt sind, und durch den Punkt, dass sie über keine dielektrischen Isolierschichten ISO zum Isolieren von Zellen in der Spaltenrichtung verfügt. Die Steuergates CG1, CG2 und CG3 müssen in der Spaltenrichtung ausgebildet werden, so dass die Wortgates, die bei der Herstellung Hilfsschichten bilden, ebenfalls in Form paralleler Streifen in der Spaltenrichtung ausgebildet werden müssen. Andererseits ist es jedoch, um Wortleitungen WL elektrisch zu isolieren, erforderlich, die streifenförmigen Wortgates WG in isolierte Muster für jede Zelle zu zerschneiden. Diese Punkte sind aus der Zellenstruktur deutlich.However, the memory cell of the comparative example is very different in structure from the memory cell of the present embodiment in the point that it has word gates WG connected to a word line WL and at the side surfaces with control gates CG1, CG2 and CG3 having sidewall shapes in one state in which charge storage films CSF are inserted, and by the point that it has no dielectric insulating layers ISO for isolating cells in the column direction. The control gates CG1, CG2 and CG3 must be formed in the column direction, so that the word gates forming auxiliary layers during manufacture must also be formed in the form of parallel strips in the column direction. On the other hand, in order to electrically isolate word lines WL, it is necessary to cut the strip-shaped word gates WG into isolated patterns for each cell. These points are clear from the cell structure.
Nachfolgend wird ein Herstellverfahren, wie es für die Zellenstruktur des Vergleichsbeispiels zu erwarten ist, einfach der Reihe nach erläutert.Hereinafter, a manufacturing method as expected for the cell structure of the comparative example will be explained simply in order.
Als Erstes werden ein einschichtiger dielektrischer Film DF und ein leitender Film zum Ausbilden von Wortgates WG auf einem Substrat SUB abgeschieden und strukturiert, um parallele Streifenmuster in der Spaltenrichtung auszubilden. Auf der gesamten Oberfläche einschließlich der Musterflächen und der Fläche des Substrats SUB wird ein Ladungsspeicherfilm CSF aus einem ONO-Film hergestellt. In diesem Zustand wird mit Fremdstoffen dotiertes polykristallines Silicium dick abgeschieden, um die Zwischenräume zwischen den leitenden Schichten einzubetten, um die Wortgates WG herzustellen. Ätzschutzschichten werden an erforderlichen Orten, z. B. an den Positionen der Steuergatekontaktflecke CP1, CP2, CP3, ..., wie in der
Als Nächstes wird auf der eingeebneten Oberfläche ein leitendes Material zum Herstellen der Wortleitungen WL abgeschieden, und darauf werden parallele Resiststreifen in der Zeilenrichtung hergestellt. Der Leiter wird unter Verwendung des Resists als Maske geätzt, um die Wortleitungen WL zu isolieren. Auch wird als Nächstes die an der Unterseite zwischen den Wortleitungen WL frei liegende leitende Schicht durch Ätzen unterteilt. Im Ergebnis werden Wortgates WG mit Mustern erzeugt, die für jede Zelle isoliert sind.Next, on the level surface, a conductive material for forming the word lines WL is deposited, and parallel resist strips in the row direction are formed thereon. The conductor is etched using the resist as a mask to isolate the word lines WL. Also, next, the conductive layer exposed at the bottom between the word lines WL is divided by etching. As a result, word gates WG are generated with patterns isolated for each cell.
Ein erstes Problem beim Vergleichsbeispiel besteht in der Tatsache, dass die Tendenz besteht, dass Rückstände polykristallinen Siliciums beim Unterteilen der leitenden Schichten zum Ausbilden der Wortgates WG in Muster für jede Zelle im abschließenden Schritt erzeugt werden. D. h., dass es, wie oben erläutert, erforderlich wird, da der Querschnitt einer leitenden Schicht zum Herstellen eines Wortgates WG trapezförmig ist, wenn die Unterteilung erfolgt, ein Loch mit einer umgekehrt verjüngten Seitenfläche einzugraben. Im Ergebnis besteht die Tendenz, dass polykristallines Silicium in einem Streifen an der tiefsten Stelle des von der Oberflächenöffnung her gesehen abgeschatteten Teils verbleibt, d. h. in einem Abschnitt entlang der Unterseite der Seitenfläche, wie es in der
Bei der Zellenstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Unterteilung der Wortgates WG überflüssig, da keine leitenden Schichten zum Herstellen der Wortgates WG existieren. Ferner weisen, beim Isolieren der Wortleitungen WL, die Fußabschnitte der weggeätzten Abschnitte nach vorne verjüngte Seitenflächen auf, was die Formen der Steuergates vom Seitenwandtyp widerspiegelt. Demgemäß besteht der Vorteil, dass in diesen Abschnitten nicht leicht leitendes Material verbleibt.In the cell structure according to the present embodiment, a division of the word gates WG is unnecessary because no conductive layers exist for producing the word gates WG. Further, in insulating the word lines WL, the leg portions of the etched-away portions have forwardly tapered side surfaces, reflecting the shapes of the sidewall-type control gates. Accordingly, there is the advantage that not easily conductive material remains in these sections.
Ein zweites Problem beim Vergleichsbeispiel besteht darin, dass keine dielektrischen Isolierschichten ISO existieren, wie bei der vorliegenden Ausführungsform, so dass die Tendenz besteht, dass sich in Bereichen der Ladungsspeicherfilme CSF benachbart zu Speichereinheiten kontinuierlich Ladungen ansammeln, wenn Umschreiboperationen oft wiederholt werden. Insbesondere werden Ladungen, die nur bei Umschreiboperationen injiziert werden, z. B. zum Löschen injizierte Ladungen mit umgekehrter Polarität (Elektronenlöcher) nur injiziert, aber nicht abgezogen, so dass sie sich in diesen Bereichen leicht allmählich ansammeln. Im Ergebnis werden außerhalb der Kanäle leicht Leckpfade erzeugt. Die
Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Abschnitt des Ladungsspeicherfilms CSF, der mit dem Kanalbildungsbereich CH in der
Als drittes Problem beim Vergleichsbeispiel müssen, wie es in der
Bei der Zellenstruktur der vorliegenden Ausführungsform werden die zwei Steuergates CG1 und CG2, CG2 und CG3, ... in jeder Speicherzelle bereits bei der Herstellung isoliert, wie es in der
Abweichend vom Obigen besteht bei der vorliegenden Ausführungsform eine Hilfsschicht aus einem leitenden Material (z. B. mit Fremdstoffen dotiertem polykristallinem Silicium), und die Widerstände der Bitleitungen BL1, BL2, ... sind im Vergleich zum Vergleichsbeispiel verringert, bei dem dieselben nur durch Fremdstoffbereiche gebildet sind, wobei Bitleitungen in den Halbleiter eingebettet sind.Notwithstanding the above, in the present embodiment, an auxiliary layer is made of a conductive material (eg polycrystalline silicon doped with impurities), and the resistances of the bit lines BL1, BL2, ... are reduced as compared with the comparative example in which they are only through Foreign substance areas are formed, wherein bit lines are embedded in the semiconductor.
Ferner ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Kanallängen der Worttransistoren WT gegenüber der minimalen Leitungsbreite F zu verringern. Die Sources und die Drains der Worttransistoren WT sind die Kanäle der Speichertransistoren MTa und MTb, so dass selbst dann, wenn die Kanallängen der Worttransistoren WT kleiner gemacht werden, kaum ein Durchgriffsproblem auftritt.Further, in the present embodiment, it is possible to reduce the channel lengths of the word transistors WT from the minimum line width F. The sources and drains of the word transistors WT are the channels of the memory transistors MTa and MTb, so that even if the channel lengths of the word transistors WT are made smaller, a penetration problem hardly occurs.
Ferner kann bei der vorliegenden Ausführungsform innerhalb des Umfangs des technischen Konzepts der Erfindung eine Anzahl von Modifizierungen vorgenommen werden.Further, in the present embodiment, a number of modifications can be made within the scope of the technical concept of the invention.
Zum Beispiel besteht für die Hilfsschicht zur Herstellung der Steuergates keine Beschränkung auf polykristallines Silicium, und sie kann aus amorphem Silicium oder anderen Leitern oder einem Dielektrikum bestehen. In diesem Fall ist es erforderlich, die Source/Drain-Bereiche dadurch auszubilden, dass sie unter den dielektrischen Isolierschichten ISO eingebettet werden, oder dass die dielektrischen Isolierschichten ISO bis zu den zwei Seiten der Speichereinheiten angebracht werden und sie an den Source/Drain-Bereichen S/D abgeschnitten werden. Im Ergebnis werden die Source/Drain-Bereiche S/D in Linienform in der Spaltenrichtung ausgebildet, und sie werden als Bitleitungen verwendet.For example, the auxiliary layer for fabricating the control gates is not limited to polycrystalline silicon, and may be made of amorphous silicon or other conductors or a dielectric. In this case, it is necessary to form the source / drain regions by being buried under the dielectric insulating layers ISO, or the dielectric insulating layers ISO are applied to the two sides of the memory units and to the source / drain regions S / D are cut off. As a result, the source / drain regions S / D are formed in a line shape in the column direction, and they are used as bit lines.
Ferner ist es auch möglich, den dielektrischen Film DF1 nicht durch thermische Oxidation an der Oberfläche des polykristallinem Siliciums im Schritt gemäß der
Ferner besteht für die Formen der Steuergates CG1, CG2, ... keine Beschränkung auf die Seitenwandformen, die an den Seiten der Hilfsschichten (Bitleitungen BL1, BL2, ... bei der obigen Erläuterung) aus einem Leiter oder einem Dielektrikum ausgebildet sind. Zum Beispiel können, wie es in der
Ferner werden bei dieser Konfiguration die Ladungsspeicherfilme CSF unvermeidlicherweise so geformt, dass sie die Seiten und die Oberflächen der Bitleitungen BL1, BL2, ... bedecken. Dies, da im Schritt des Isolierens der Ladungsspeicherfilme CSF gemäß der oben erläuterten
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zwei Beispiele eines Verfahrens zum Herstellen der Steuergates CG1, CG2, ... erläutert.Two examples of a method for manufacturing the control gates CG1, CG2, ... will be explained below with reference to the drawings.
Das erste Verfahren ist in den
Nach dem Herstellen der Bitleitungen BL1, BL2, der Source/Drain-Bereiche S/D, des Dielektrikums SF1 und des Ladungsspeicherfilms CSF durch dieselben Schritte wie gemäß den
Der leitende Film CGF wird durch Ätzen unter Verwendung der Resistmuster R1 als Maske strukturiert. Dadurch werden, wie es in der
Es ist erwünscht, dass das Ätzen hierbei unter Bedingungen einer ausreichend starken Anisotropie und mit geringer Aussparung der Resistmuster R1 ausgeführt wird. Einhergehend mit einer Dickenverringerung der Resistmuster R1 während des Ätzens werden die Ränder derselben ausgespart, und im Ergebnis werden die Hauptbereiche der Seitenflächen der Steuergates CG1 und CG2 nach vorne verjüngt. Es ist zu beachten, dass die Ränder der Resistmuster R1 vorab abgerundet werden, z. B. durch ein Nachtempern bei relativ hoher Temperatur, um das Aussparen der Ränder einfacher zu gestalten.It is desirable that the etching be carried out under conditions of sufficiently strong anisotropy and with a small clearance of the resist patterns R1. Along with a reduction in the thickness of the resist patterns R1 during the etching, the edges thereof are recessed, and as a result, the major portions of the side surfaces of the control gates CG1 and CG2 are tapered forward. It should be noted that the edges of the resist patterns R1 are rounded in advance, e.g. B. by a post-annealing at a relatively high temperature to make the austerity of the edges easier.
Wie es in der
Das zweite Verfahren ist ein solches zum Herstellen einer Maskenschicht beim Bearbeiten des leitenden Films CGF durch Selbstausrichtung mit der Form der Basis. Das zweite Verfahren ist in den
Nach dem Herstellen der Bitleitungen BL1, BL2l, der Source/Drain-Bereiche S/D, des Dielektrikums CF1 und des Ladungsspeicherfilms CSF durch dieselben Schritte, wie sie in den
Durch Ätzen in diesem Zustand unter Verwendung des Resists R2 als Maske werden, wie es in der
Der Resist R2 wird entfernt, und dann wird der um den Oxidationsstoppfilm OSF freigelegte leitende Film CGF selektiv thermisch oxidiert, um über den Bitleitungen BL1 und BL2 dielektrische Filme DF2 auszubilden, wie es in der
Wie es in der
Der leitende Film CGF wird durch Ätzen unter Verwendung der dielektrischen Filme DF2 als Maske strukturiert. Im Ergebnis werden, wie es in der
Es ist erwünscht, dass dabei das Ätzen unter Bedingungen ausreichend starker Anisotropie und geringer Aussparung der dielektrischen Filme DF2 ausgeführt wird. Da die dielektrischen Filme DF2 durch selektive Oxidation unter Verwendung des Oxidationsstoppfilms OSF hergestellt werden, ist an jedem Rand, je näher dieser am Vorderende liegt, die Dicke umso geringer, auf dieselbe Weise wie beim vorgenannten Vogelschnabel bei LOCOS. Demgemäß werden, einhergehend mit einer Dickenverringerung, der dielektrischen Filme DF2 während des Ätzens der Steuergates, die Ränder der dielektrischen Filme DF2 ausgespart. Im Ergebnis werden die Hauptbereiche der Seitenflächen der Steuergates CG1 und CG2 nach vorne verjüngt.It is desirable that the etching be carried out under conditions of sufficiently strong anisotropy and sparing of the dielectric films DF2. Since the dielectric films DF2 are fabricated by selective oxidation using the oxidation stop film OSF, the closer it is to the front end, the smaller the thickness, in the same manner as in the aforementioned bird's beak in LOCOS. Accordingly, along with a reduction in the thickness of the dielectric films DF2 during the etching of the control gates, the edges of the dielectric films DF2 are recessed. As a result, the major portions of the side surfaces of the control gates CG1 and CG2 are tapered forward.
Als Nächstes wird ein Ätzvorgang unter Verwendung der Steuergates CG1 und CG2 als Maske ausgeführt, um den Ladungsspeicherfilm zu trennen. Ferner werden, um die Struktur der
Beim nichtflüchtigen Halbleiterspeicher und beim Verfahren zum Herstellen gemäß der Erfindung ist der Schritt zum Verbinden von Wort-Gateelektroden und einer Wortleitung wie beim Stand der Technik überflüssig, und es wird kein Rückstand eines leitenden Materials erzeugt, der zu einem Kurzschluss zwischen zweiten Steuerelektroden führen würde.In the nonvolatile semiconductor memory and the method of manufacturing according to the invention, the step of connecting word gate electrodes and a word line as in the prior art is unnecessary, and no residue of a conductive material is generated which would cause a short circuit between second control electrodes.
Selbst wenn sich in in der Nähe liegenden Bereichen außerhalb der Speichereinheiten in der Richtung entlang der ersten Steuerelektroden unkontrollierbare Ladungen dauernd ansammeln, führt das Vorliegen der dielektrischen Isolierschichten dazu, dass der Effekt von Ladungen auf den Kanal beträchtlich geschwächt ist, so dass im Ergebnis die Leckeigenschaften selbst dann nicht abnehmen, wenn wiederholt Umschreibvorgänge ausgeführt werden.Even if uncontrollable charges continuously accumulate in nearby areas outside the memory units in the direction along the first control electrodes, the presence of the dielectric insulating layers causes the effect of charges on the channel to be considerably weakened, resulting in leaking characteristics even if rewrite operations are performed repeatedly.
Die zwei ersten Steuerelektroden in einer Speicherzelle werden bereits bei der Herstellung isoliert, so dass ein Prozess zum Trennen derselben für unabhängige Steuerung überflüssig wird.The two first control electrodes in a memory cell are already isolated during manufacture, so that a process for separating them for independent control becomes superfluous.
Wenn die Hilfsschicht aus einem leitenden Material besteht, ist der Widerstand der Bitleitungen im Vergleich zum Fall eines Konfigurierens der Bitleitungen nur durch in den Halbleiter eingebettete Fremdstoffbereiche beträchtlich verringert. Ferner sind, wenn die ersten Steuerelektroden so geformt werden, dass sie die Seitenflächen und die Oberseite der Hilfsschicht bedecken, die Widerstände der ersten Steuerelektroden im Vergleich zu Seitenwandformen verringert.When the auxiliary layer is made of a conductive material, the resistance of the bit lines is considerably reduced as compared with the case of configuring the bit lines only by impurity regions embedded in the semiconductor. Further, when the first control electrodes are formed to cover the side surfaces and the upper surface of the auxiliary layer, the resistances of the first control electrodes are reduced as compared with sidewall shapes.
Ferner ist selbst dann, wenn die Breiten von Linien und Räumen der zweiten Steuerelektroden mit der minimalen Grenze bei Lithografievorgängen ausgebildet sind, der Leckstrom nicht erhöht, und die Kanalbreite ist nicht als Ergebnis einer Fehlausrichtung der zweiten Steuerelektroden verringert. Im Ergebnis nimmt das S/R-Verhältnis für ein Lesesignal nicht ab.Further, even if the widths of lines and spaces of the second control electrodes are formed with the minimum limit in lithography processes, the leakage current is not increased, and the channel width is not reduced as a result of misalignment of the second control electrodes. As a result, the S / N ratio for a read signal does not decrease.
LISTE VON BEZUGSZEICHENLIST OF REFERENCE SIGNS
-
- MTa, MTbMTa, MTb
- Speichertransistorenmemory transistors
- WTWT
- Worttransistorword transistor
- WL, WL1, WL2, WL3WL, WL1, WL2, WL3
- Wortleitungen (zweite Steuerelektroden)Word lines (second control electrodes)
- WLWL
- SeitenwandSide wall
- BL1, BL2, BL3BL1, BL2, BL3
- Bitleitungenbit
- CG1, CG21, CG3CG1, CG21, CG3
- Steuergates (erste Steuerelektroden)Control gates (first control electrodes)
- ISOISO
- dielektrische Isolierschichtdielectric insulating layer
- SUBSUB
- Substrat (Halbleiter)Substrate (semiconductor)
- S/DS / D
- Source/Drain-Bereich (Fremdstoffbereich)Source / drain region (impurity region)
- CHCH
- KanalbildungsbereichChannel forming region
- DF1DF1
- dielektrischer Filmdielectric film
- DF2DF2
- einschichtiger dielektrischer Filmsingle layer dielectric film
- CSFCSF
- LadungsspeicherfilmCharge storage film
- CP1, CP2, CP3CP1, CP2, CP3
- Steuerkontaktflecke (Herausführbereiche der ersten Steuerelektrode)Control contact pads (lead-out areas of the first control electrode)
- BTMBTM
- unterer Filmlower film
- CSCS
- zentraler Ladungsspeicherfilmcentral charge storage film
- TOPTOP
- oberer Filmupper film
- PADPAD
- KontaktfleckschichtPad layer
- OSOS
- Oxidationsstopperoxidation stopper
- SFSF
- Opferschichtsacrificial layer
- WGWG
- Wortgateword gate
- OSFOSF
- OxidationsstoppfilmOxidation stopper film
- R1, R2R1, R2
- Widerständeresistors
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